Влияние сопротивления регенератора на эффективность цикла ГТУ

При окончательной оценке эффективности действительного цикла с регенерацией необходимо учитывать гидравлические сопротивления воздушного и газового трактов установки, что приводит к снижению экономичности. Величина этих сопротивлений определяется в основном сопротивлением самого регенератора. Некоторая потеря давления имеет место в трубопроводах и камере горения. Цикл газотурбинной установки с регенератором с учетом потери давления в нем показан на рис.3.49.

Рисунок 3.49- Цикл газотурбинной установки с регенератором с учетом потери давления в нем

Здесь Р¢₃ – давление перед газовой турбиной с учетом сопротивления в

регенераторе и камере горения;

Р¢_I – давление газа за газовой турбиной (перед регенератором).

Точки 3с – состояние газа перед газовой турбиной с учетом сопротив-

лений по воздушной стороне регенератора и в камере горе

ния;

4с – состояние газа в конце адиабатного расширения с учетом

сопротивлений по газовой стороне регенератора.

Температура газа перед турбиной Т₃ в обоих случаях одинакова.

Остальные обозначения давления и цифровые обозначения – по аналогии с предыдущим материалом.

Таким образом Р₃-Р¢₃ – потеря давления по воздушной стороне регенератора и в камере горения, а Р¢_I-Р_I – по газовой стороне регенератора. Соответственно, уменьшается степень расширения в газовой турбине и работоспособность газа (теоретическая адиабата 3-4, а действительная адиабата 3с-4с).

Для оценки величины падения давления используются «коэффициенты потери напора»

по воздушной стороне

по газовой стороне

Соответствующие степени расширения в турбине: теоретическая и действительная . При этом

.

где - общий коэффициент потери напора.

Относительное изменение располагаемой работы газовой турбины при сделанных предложениях можно охарактеризовать «коэффициентом уменьшения располагаемой работы» h_с.

,

где Q_т = С_р (Т₃ – Т₄), а Q_тс = С_р (Т₃ – Т_4с)

после преобразования имеем

Q_т = С_рТ₃ (1 - s^-m),

Q_тс = С_рТ₃ (1 - s_с^-m).

После соответствующих подстановок и преобразований коэффициент уменьшения располагаемой работы может быть определен из выражения

.

Внутренний КПД газотурбинной установки с учетом указанных сопротивлений можно выразить так:

,

а коэффициент полезной работы, соответственно,

.

Если известны сопротивления воздушного и газового трактов, то для вычисления внутреннего КПД газотурбинной установки можно воспользоваться всеми ранее выведенными формулами, заменив лишь h_т произведением h_с h_т.

Для окончательного суждения об экономическом эффекте, вносимом регенератором, а также для правильного выбора размеров самого регенератора, камеры горения, воздухо- и газопроводов совершенно необходим их точный аэродинамический расчет.

Если не уделить должного внимания аэродинамическим расчетам, то большой регенератор может принести даже вред, вместо ожидаемой пользы.

Дата добавления: 2015-07-21